Ievads turbīnu asmeņos
Svarīgākais rotējošais komponents ir komponents ar vissliktākajiem darba apstākļiem turbīnu motorā. Gaisa kuģu motoru karstā gala komponentos turbīnu asmeņi tiek pakļauti augstas temperatūras gāzes erozijas un temperatūras izmaiņām motora palaišanas un izslēgšanas ciklos, un rotora asmeņi tiek pakļauti centrbēdzes spēkam lielā ātrumā. Materiālam ir jābūt pietiekamam augstas temperatūras stiepes izturībai, izturības stiprumam, šļūdes stiprībai, kā arī laba noguruma stiprība, pretestība oksidācijai, pretestība ar koroziju ar koroziju un atbilstošu plastiskumu. Turklāt ir nepieciešama arī ilgtermiņa organizatoriskā stabilitāte, laba ietekme, kastējamība un zems blīvums.
Advanced gaisa kuģa motoru gāzes ieplūdes temperatūra sasniedz 1380 grādus, bet vilce sasniedz 226KN. Turbīnu asmeņi tiek pakļauti aerodinamiskiem un centrbēdzes spēkiem, asmeņiem ar stiepes spriegumu ir aptuveni 140MPA; Lāpstiņas saknei ir vidējais spriegums 280 ~ 560MPA, un atbilstošajam asmenim korpusam ir temperatūra 650 ~ 980 grādos, un asmens sakne ir aptuveni 760 grādu.
Turbīnu asmeņu veiktspējas līmenis (īpaši temperatūras nesošā spēja) ir kļuvis par svarīgu motora modeļa uzlabotā līmeņa rādītāju. Savā ziņā turpmāko motoru lāpstiņu liešanas process tieši nosaka motora veiktspēju un ir arī valsts aviācijas nozare. Nozīmīga līmeņa zīme.
Asmeņu formas dizains
Tā kā ir daudz asmeņu, ja tie ir veidoti taisnās parastajās formās, var samazināt daudz pārstrādes tehnoloģiju, projektēšanas grūtības var samazināt, un var samazināt daudz izmaksu. Tomēr lielākā daļa asmeņu ir savīti un izliekti.
Ļaujiet man vispirms iepazīstināt ar jums dažus lapu pamatjēdzienus.
Pirmkārt, kas ir skrējējs? Zemāk ir divas tipiskas skrējēju diagrammas.
Kompresora plūsmas diagramma
Turbīnu plūsmas ceļa diagramma
Otrkārt, kāda ir apkārtmēra ātruma aprēķina formula? Plūsmas kanālā apkārtmēra ātrums ir atšķirīgs dažādos rādiusos (to var iegūt saskaņā ar aprēķina formulu attēlā zemāk)
Apmērs ātrums, kāds ir gaisa plūsmas uzbrukuma leņķis? Gaisa plūsmas uzbrukuma leņķis ir leņķis starp gaisa plūsmu un asmeņu akordu attiecībā pret asmens ātruma virzienu.
Par piemēru ņemot lidmašīnas spārnu, tiek parādīts gaisa plūsmas uzbrukuma leņķis. Tālāk, kāpēc asmeni jābūt savītam, tiek izskaidrots? Tā kā apkārtmēra ātrums dažādos rādiusos plūsmas kanālā ir atšķirīgs, gaisa plūsmas uzbrukuma leņķis dažādos rādiusa primitīvos līmeņos ievērojami atšķiras; Lāpstiņas galā, pateicoties lielajam rādiusam un lielajam apkārtmēra ātrumam, tiek izraisīts liels pozitīvs uzbrukuma leņķis, kā rezultātā asmens aizmugurē rodas nopietna gaisa plūsmas atdalīšana; Lāpstiņas saknē, sakarā ar nelielu rādiusu un nelielu apkārtmēra ātrumu, rodas liels negatīvs uzbrukuma leņķis, kā rezultātā asmeņa lāpstiņas baseinā rodas nopietna gaisa plūsmas atdalīšana.
Tāpēc taisniem asmeņiem, izņemot daļu no tuvākā vidējā diametra, kas joprojām var darboties, pārējās detaļas radīs nopietnu gaisa plūsmas atdalīšanu, tas ir, kompresora vai turbīnas efektivitāte, kas strādā ar taisiem asmeņiem, ir ārkārtīgi slikta un pat var sasniegt punktu, kur tā vispār nevar darboties. Tāpēc asmeņiem jābūt savītiem.
Attīstības vēsture
Tā kā gaisa kuģu dzinēju jauda turpina palielināties, to panāk, paaugstinot kompresora ieplūdes temperatūru, kas prasa progresējošas asmeņu izmantošanu ar augstāku un augstāku temperatūras izturību. Papildus augstas temperatūras apstākļiem karsto galu asmeņu darba vide ir arī augstā spiediena, augstas slodzes, augstas vibrācijas un augstas korozijas ārkārtējā stāvoklī, tāpēc asmeņiem ir jābūt ārkārtīgi augstai visaptverošai veiktspējai. Tas prasa, lai asmeņi būtu izgatavoti no īpašiem sakausējuma materiāliem (augstas temperatūras sakausējumiem) un īpašiem ražošanas procesiem (Precision Casting Plus virziena sacietēšana), lai veiktu īpašas matricas struktūras (viena kristāla struktūras), lai pēc iespējas vairāk apmierinātu vajadzības.
Sarežģīti viena kristāla dobi turbīnu asmeņi ir kļuvuši par pašreizējo augstās vilces un svara attiecības motoru galveno tehnoloģiju. Tas ir progresīvu viena kristāla sakausējuma materiālu izpēte un izmantošana, kā arī dubultā sienu ultra-gaisa dzesēšanas viena kristāla asmeņu ražošanas tehnoloģijas parādīšanās, kas ļāva viena kristāla sagatavošanas tehnoloģijai spēlēt galveno lomu mūsdienu vismodernākajos militārajos un komerciālajos aviācijas motoros. Pašlaik viena kristāla asmeņi ir uzstādīti ne tikai uz visiem progresīviem aviācijas motoriem, bet arī arvien vairāk izmanto lieljaudas gāzes turbīnās.
Atsevišķa kristāla superaloys ir uzlabotu motora asmeņu materiālu veids, kas izstrādāts, pamatojoties uz vienādiem kristāliem un virziena kolonnu kristāliem. Kopš 80. gadu sākuma dažādos gaisa kuģu motoros ir plaši izmantoti pirmās viena kristāla superaloys, piemēram, PWA1480 un Renen4 paaudzes. Astoņdesmito gadu beigās vienas kristāla superaloka asmeņu otrās paaudzes, kuras pārstāvēja PWA1484 un RENEN5, plaši izmantoja arī uzlabotos gaisa kuģu motoros, piemēram, CFM56, F100, F110 un PW4000. Pašlaik Amerikas Savienotajās Valstīs otrā viena kristāla superaloy paaudze ir nobriedusi un plaši izmanto militāros un civilos gaisa kuģu motoros.
Salīdzinot ar pirmās paaudzes viena kristāla sakausējumiem, otrās paaudzes viena kristāla sakausējumi, ko attēlo PW PWA1484, RR CMSX {-4, un GE Rene'n5 ir palielinājuši to darbības temperatūru, pievienojot 3% rēniju un atbilstošu pretestību un koroziju.
Trešajā viena kristāla sakausējuma renē N6 un CMSX {-10 sakausējuma sastāvs ir optimizēts vienā posmā, tiek palielināts kopējais nešķīstošo elementu saturs ar lielu atomu rādiusu, it īpaši pievienojot vairāk nekā 5wt% rēniju, kas ievērojami uzlabo augstas temperatūras stiprumu, kas ir daudz nekā 150. Apmēram 10 stundas, un tam ir arī augstas izturības izturība pret termisko nogurumu, oksidāciju un termisko koroziju.
Amerikas Savienotās Valstis un Japāna ir secīgi izstrādājušas ceturto viena kristāla sakausējumu paaudzi. Pievienojot rutēniju, ir vēl vairāk uzlabota sakausējuma mikrostruktūras stabilitāte, un ir palielināta šļūdes stiprība ilgstošā augstas temperatūras iedarbībā. Tās izturības kalpošanas laiks 1100 grādos ir 10 reizes lielāks nekā otrā viena kristāla sakausējumā, un darba temperatūra ir sasniegusi 1200 grādu. Vienas paaudzes viena kristāla sastāvs ir parādīts zemāk.
Asmeņu bāzes materiāls un ražošanas tehnoloģija
Deformēti augstas temperatūras sakausējuma asmeņi
Deformējamu augstas temperatūras sakausējumu attīstība ir bijusi vairāk nekā 50 gadu laikā. Parasti izmantoti deformējami augstas temperatūras sakausējumi vietējiem gaisa kuģu motora asmeņiem ir parādīti 1. tabulā. Palielinoties alumīnija, titāna, volframa un molibdēna saturam augsta temperatūras sakausējumos, materiāla īpašības turpina uzlaboties, bet karstā darba veiktspēja samazinās; Pēc dārgā leģējošā elementa kobalta pievienošanas var uzlabot materiāla visaptverošo veiktspēju un uzlabot augstas temperatūras struktūras stabilitāti.
Lāpstiņas ir galvenās gaisa kuģu motoru daļas, un to ražošanas apjoms veido apmēram 30% no kopējā motora ražošanas apjoma.
Gaisa kuģa motora asmeņi ir plānas sienas un viegli deformējamas detaļas. Kā kontrolēt to deformāciju un efektīvi apstrādāt tos un ar augstas kvalitātes ir viena no svarīgākajām pētniecības tēmām asmeņu ražošanas nozarē.
Ar augstas veiktspējas CNC darbgaldu parādīšanos ir notikušas arī lielas izmaiņas turbīnu lāpstiņu ražošanas procesā. Lāpstiņām, kas apstrādātas, izmantojot precīzu CNC apstrādes tehnoloģiju, ir augsta precizitāte un īsi ražošanas cikli, parasti no 6 līdz 12 mēnešiem Ķīnā (daļēji apdarinoša apstrāde); un 3 līdz 6 mēneši ārzemēs (bez rezidences apstrāde).
